Waage
Definition
- Als Waage bezeichnet man ein Messgerät zur Bestimmung der Masse
(m).
Bemerkungen
- Die meisten Waagen messen nicht die Masse selbst, sondern die
Gewichtskraft (F). Diese wird anschließend in die Masse umgerechnet.
- Alternativ kann die Gewichtskraft einer Probe direkt mit der einer
bekannten Masse verglichen werden. Dieses Prinzip liegt z.B. der Balkenwaage
zugrunde.
- Balkenwaagen müssen daher nicht kalibriert, sondern nur austariert
werden.
- Die Umrechnung von Gewichtskraft in Masse erfolgt gemäß folgender
Formel:
m = F/g
| m |
: |
Masse [kg] |
| F |
: |
Gewichtskraft [N] |
| g |
: |
Schwerebeschleunigung [m/s2] |
- Für die Umrechnung der Gewichtskraft in die Masse ist die Kenntnis der
Schwerebeschleunigung (g) am Aufstellungsort der Waage erforderlich.
- Die Schwerebeschleunigung variiert auf der Erde zwischen etwa 9,83219
m/s2 an den Polen und etwa 9,78033 m/s2 am
Äquator. Der Unterschied ist Ergebnis unterschiedlicher Abstände vom
Massenzentrum der Erde und zusätzlich unterschiedlicher
Zentrifugalkräfte.
- Als Ort mit der niedrigsten Schwerebeschleunigung auf der Erde wird
der Chimborazo, ein inaktiver Vulkan in Ecuador angesehen. Hier beträgt
die Schwerebeschleunigung etwa 9,767 m/s2.
- Aus praktischen Gründen wird die Schwerebeschleunigung am Aufstellungsort
meist nicht direkt gemessen, sondern die Waage wird mittels
Kalibriergewichten bekannter Masse kalibriert und justiert.
- Für extrem genaue Messungen ist zusätzlich der Auftrieb der Probe zu
berücksichtigen.
- Elektrische Ladungen der Probe können durch elektrostatische
Wechselwirkungen das Ergebnis einer Wägung ebenfalls beeinflussen.
- Bei der Aufstellung einer Waage - insbesondere solcher die direkt die
Gewichtskraft bestimmen - ist darauf zu achten, dass die Kraft senkrecht in
Richtung auf das Massezentrum der Erde gemessen wird.
- Dazu sind die meisten Waagen mit einer Libelle ausgestattet, die die
korrekte Ausrichtung der Waage gewährleisten.
- Steht die Waage nicht exakt ausgerichtet ergibt sich ein Wägefehler. Dieser lässt sich nach folgender Formel berechnen:
Fw = F · cos α
| Fw |
: |
Gewichtskraft auf der Waage [kg] |
| F |
: |
Tatsächliche Gewichtskraft [N] |
| α |
: |
Abweichung von der Senkrechten [°] |
- Eine mit bloßem Auge kaum merkliche Abweichung von 0,8° hat somit
bereits einen Wägefehler von fast 1 % zur Folge!
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